【技术实现步骤摘要】
电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置
本技术涉及金属焊接
,涉及一种电磁辅助作用下的电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置,用以研究电场和磁场辅助对焊接材料性能的影响。同时本装置可以实现在精密流量控制下不同速率的搅拌摩擦焊接,从而实现X轴和Z轴方向运动的精密控制;同时本技术可以提供1T磁场大小以及1.5A电流大小的电磁辅助单元,并且可以实现单一辅助和复合辅助下的搅拌摩擦焊接测试,其可以用于焊接厚度为2mm的高硬度,导磁导电性材料。
技术介绍
1991年,英国焊接研究所专利技术一种针对铝合金开发的先进的固相连接技术—搅拌摩擦焊。与传统焊接相比,搅拌摩擦焊效率高、耗能小、变形小、无污染等特点。但是由于钢、钛等高熔点材料具有较高的强度和硬度,因此对搅拌头的性能要求较高,同时焊接接头仍存在残余应力,孔洞缺陷,焊接性较差的问题。在搅拌摩擦焊接工艺中,加热金属所需的热量主要来源于搅拌头轴肩与焊件上表面之间的摩擦,焊接时表层温度高而远离台肩处温度较低,难以获得组织均匀的焊缝。同时单一的辅助方法很难达到高熔点金属塑性变形所需的温度,对机床的要求高。因此,在金属材料尤其是高熔点材料搅拌摩擦焊中引入辅助物理场,不但有利于焊缝成形,而且能降低焊具摩损,提高焊具使用寿命。在已有研究中,针对材料的种类大都针对铝合金等低硬度的材料,并且现有搅拌摩擦焊接装置大都采用机械驱动方式,不仅结构体积大,而且自动化程度低。随着现代工业的发展,机械设备对自动化程度的要求越来越高,液压驱动具有显著优点:在相同体积下,液压装置能产生更大的驱动力;在相同功率下,液压装置体积更小,结构更加紧凑;液压装置传动平 ...
【技术保护点】
1.一种电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:包括液压驱动及控制单元、机械驱动及控制单元、电磁加载单元、试件夹持单元、信号检测单元、氩气保护单元以及支撑单元,其中液压驱动及控制单元、机械驱动及控制单元、电磁加载单元、试件夹持单元、信号检测单元、氩气保护单元固定于箱体(20)内,机械驱动及控制单元控制搅拌头夹具体(26)沿Z轴的直线以及旋转运动;液压驱动及控制单元控制试件夹持单元沿X轴的直线往复运动,从而构成电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置。
【技术特征摘要】
1.一种电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:包括液压驱动及控制单元、机械驱动及控制单元、电磁加载单元、试件夹持单元、信号检测单元、氩气保护单元以及支撑单元,其中液压驱动及控制单元、机械驱动及控制单元、电磁加载单元、试件夹持单元、信号检测单元、氩气保护单元固定于箱体(20)内,机械驱动及控制单元控制搅拌头夹具体(26)沿Z轴的直线以及旋转运动;液压驱动及控制单元控制试件夹持单元沿X轴的直线往复运动,从而构成电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置。2.根据权利要求1所述的电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述的液压驱动及控制单元包括两组X轴带接近开关的液压缸Ⅰ、Ⅱ(6、8)、油箱(40)、滤油器(42)、液压泵(41)、溢流阀(36)、节流阀(38)、单向阀(39)、液压管(9)、电机(35)以及电液伺服阀(37),其中,进油口与出油口分别通过液压管(9)与液压缸Ⅰ、Ⅱ(6、8)以及电液伺服阀(37)的输出端连接,液压管(9)通过液压管接头(5)连接,带接近开关的液压缸Ⅰ、Ⅱ的连接杆(7)分别与箱体(20)侧板的支撑架刚性连接,储存于油箱(40)中的液压油通过液压泵(41)泵出,经过滤油器(42)送至电液伺服阀(37)的输入端构成回路,溢流阀(36)、单向阀(39)、节流阀(38)置于此回路中,带接近开关的液压缸Ⅰ、Ⅱ(6、8)可以实现100mm的运动距离,带动试件夹持单元沿导轨(18)做X轴的直线往复运动;同时电液伺服阀可以精密的进行流量控制,使带接近开关的液压缸Ⅰ、Ⅱ轴端的活塞杆(13)输出不同速率的X轴向运动。3.根据权利要求1或2所述的电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述的液压驱动及控制单元还包括一组Z轴液压缸(10),Z轴液压缸活塞杆(3)与电机支撑台(2)连接以实现机械驱动及控制单元100mm的运动距离,20KN的推拉力,从而实现高硬度材料的搅拌摩擦焊接测试,同时电液伺服阀进行流量控制,使Z轴液压缸(10)沿Z轴以不同速率运动;结合安装于箱体背板垫块(33)上的Z轴导轨以及安装于电机法兰(34)上的滑块(14),使固定于电机支撑台(2)上的机械驱动及控制单元随滑块(14)一起沿Z轴做直线往复运动;搅拌头(24)通过固定螺栓与搅拌头夹具体(26)连接,搅拌头夹具体(26)通过键与锥齿轮组(27)刚性连接,通过Z轴液压缸(10)驱动,沿Z轴做往复直线运动。4.根据权利要求1所述的电磁辅助作用下的搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:所述的试件夹持单元包含压紧块(15)、夹具板(16)、夹具板连接块(17...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵宏伟,刘思含,秦峰,徐博文,王文阳,王赵鑫,李磊,梁天唯,王军炎,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:新型
国别省市:吉林,22
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